Přenosné senzory pro detekci COVID-19 a dalších virů

Navrhovaná budoucí společnost. Zápočet: Tohoku University

Budoucnost by mohla mít přenosné a přenosné senzory pro detekci virů a bakterií v okolním prostředí. Ale ještě tam nejsme. Vědci z univerzity Tohoku po celá desetiletí studovali materiály, které mohou mechanicky přeměňovat na elektrickou nebo magnetickou energii a naopak. Společně s kolegy publikovali v časopise Advanced Materials přehled nejnovějších snah o použití těchto materiálů pro výrobu funkčních biosenzorů.

„Výzkum zaměřený na zlepšení výkonu virových senzorů v posledních letech příliš nepokročil,“ říká Fumio Narita, materiální inženýr na univerzitě v Tohoku. „Náš přehled si klade za cíl pomoci mladým výzkumným pracovníkům a postgraduálním studentům pochopit nejnovější pokroky v řízení jejich budoucí práce na zlepšení citlivosti virových senzorů.“

Piezoelektrické materiály převádějí mechanickou na elektrickou energii. Protilátky, které interagují s konkrétním virem, lze umístit na elektrodu zabudovanou do piezoelektrického materiálu. Když cílový virus interaguje s protilátkami, způsobuje zvýšení hmotnosti, což snižuje frekvenci elektrického proudu procházejícího materiálem, což signalizuje jeho přítomnost. Tento typ senzoru je zkoumán na několik virů, včetně viru lidského papilomu, který způsobuje rakovinu děložního čípku, HIV, chřipku A, ebolu a hepatitidu B.

Magnetostrikční materiály převádějí mechanickou na magnetickou energii a naopak. Byly vyšetřovány za účelem detekce bakteriálních infekcí, jako je tyfus a mor prasat, a za účelem jejich detekce antrax výtrusy. Sondovací protilátky jsou fixovány na biosenzorovém čipu namontovaném na magnetostrikčním materiálu a poté je aplikováno magnetické pole. Pokud cílový antigen interaguje s protilátkami, přidává hmotu k materiálu, což vede ke změně magnetického toku, který lze detekovat senzorickou „cívkou“.

Narita říká, že vývoj umělé inteligence a simulační studie mohou pomoci najít ještě citlivější piezoelektrické a magnetostrikční materiály pro detekci virů a jiných patogenů. Budoucí materiály by mohly být bez svitků, bezdrátové a měkké, což by jim umožňovalo začlenit je do tkanin a budov.

Vědci dokonce zkoumají, jak použít tyto a podobné materiály k detekci SARS-CoV-2virus, který to způsobuje COVID-19, ve vzduchu. Tento typ senzoru by mohl být instalován do podzemních ventilačních systémů, například pro monitorování šíření viru v reálném čase. Přenosné senzory mohou také lidi nasměrovat pryč od virů.

„Vědci ještě musí vyvinout účinnější a spolehlivější senzory pro detekci virů s vyšší citlivostí a přesnost, menší velikost a hmotnost a lepší přístupnost, než je lze použít v domácích aplikacích nebo chytrých oděvech, “říká Narita. „Tento typ virového senzoru se stane realitou s dalším vývojem v oblasti materiálových věd a technologického pokroku v oblasti umělé inteligence, strojového učení a analýzy dat.“

Odkaz: „Recenze piezoelektrických a magnetostrikčních biosenzorových materiálů pro detekci COVID-19 a jiných virů“, autor: Fumio Narita, Zhenjin Wang, Hiroki Kurita, Zhen Li, Yu Shi, Yu Jia a Constantinos Soutis, 24. listopadu 2020, Pokročilé materiály.
DOI: 10,1002 / adma.202005448

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.